金属光电效应的量子理论

为研究金属光电效应的量子理论,给出金属中一个电子的总哈密顿量,建立适合电子量子振动特性的算符代数理论,根据量子算符代数理论,得到金属中一个电子的总能量,由光电效应理论得到一个自由光子的静止质量和一个自由光子的能量表示。     

构件跌落碰撞的数值模拟研究

针对构件跌落碰撞问题,将Hertz-damp模型与有限元方法结合,给出了结构碰撞位移突加约束条件,建立了碰撞结构体系的动力方程。该方法能考虑碰撞体质量分布对碰撞过程的影响,同时可描述结构碰撞过程中的刚度非线性和能量损失。建立了构件跌落碰撞模型,初步分析了跌落构件质量、质量分布以及跌落高度等参数对碰撞过程的影响。研究表明:结构碰撞模拟中碰撞体质量沿接触面法线轴向不对称时应考虑其质量分布,否则会高估碰撞反应;碰撞荷载峰值和单次碰撞持续时间与跌落构件质量和跌落高度均成指数关系,碰撞荷载峰值随跌落构件质量和跌落高度增大而增大,而单次碰撞持续时间则随跌落构件质量增大而增大,随跌落高度增大而减小。这些规律能为减轻结构碰撞破坏研究提供参考。     

浅析碰撞问题

碰撞过程中能量动量都守恒时,我们要求解速度,应联想能量动量方程组合求解。两物体有复杂的相互作用关系,整个过程能量动量都守恒,一个有初速度,一个没有初速度,相当于基本“碰撞”模型,快速解题     

基于黏弹性理论的碰撞力计算方法及其在碰撞TMD中的应用

针对地震作用下结构间的碰撞力的计算问题,结合黏弹性力学和接触力学理论,提出了一种基于黏弹性理论的碰撞力计算方法。推导该方法的计算公式,给出计算流程;根据已公开发表的钢-钢碰撞和混凝土-混凝土碰撞试验数据验证了该方法对于单次碰撞力计算的精确性。开展PTMD小型振动台试验,将该方法用于碰撞调谐质量阻尼器(PTMD)的碰撞力计算,验证该方法对于连续碰撞问题的有效性。结果表明:基于黏弹性理论的碰撞力计算方法对单次的弹性碰撞和非弹性碰撞均有较高精度;小型振动台试验结果与数值模拟符合较好,说明该方法也可以较精确地模拟钢材与黏弹性材料之间的连续多次碰撞问题; PTMD可以有效抑制结构在外激励作用下的位移响应,也可以加快结构在自由振动过程中的能量耗散,促使结构快速静止。     

电子的电磁场模型及讨论

从高能光子穿过重原子核附近时,可以转化为电子和正电子出发,假设电子的电磁场结构,球体向心的磁场能构成电子的质量,沿球体表面切线方向旋转的电场构成电子的电荷。进而讨论物质的质量和磁场的关系,引力的本质和负质量物质(即斥力物质)存在的条件。     

增程式电动车碰撞受力构件的设计

随着汽车应用及能源的发展,混合电动汽车受到足够的关注。但由于电池质量较大,在碰撞过程中撞击能量大,因此在碰撞过程中保持车身的完整性和保护乘员的安全至关重要。本文着重阐述某款增程式电动车受力构件的设计思路,为增程式电动车的安全提供一定依据。     

抗事故包装箱碰撞过程靶体等效方法研究

目的为危险材料运输过程中的安全性评估提供依据。方法将包装系统(包括箱体、缓冲结构及靶体)简化为由3个非线性弹簧及1个质量块组成的弹簧-质量块模型,利用能量守恒定律,分析抗事故包装箱碰撞过程中冲击动能与应变能之间的转化过程,假设使包装箱吸收相同变形能的冲击速度等效,研究碰撞过程中屈服靶体与非屈服靶体的速度等效关系,并通过实例应用此数学方法。结果得出抗事故包装箱跌落碰撞过程中屈服靶体与非屈服靶体速度关系等效的数学方法,并通过实例分析得出包装箱以一定速度(13.9 m/s)碰撞非屈服靶体可等效为更高速度(26.8 m/s)的屈服靶体碰撞。结论研究提出的等效方法可为危险材料的运输安全性评估提供依据。     

基于离散单元法球形颗粒碰撞破碎行为的数值模拟

采用离散单元法,基于Hertz-Mindlin粘结接触模型,对2个球形颗粒在水平方向上的对心碰撞破碎过程进行数值模拟研究,分析相对速度及粒径比k为1.2、1.4、1.6对颗粒破碎行为的影响。结果表明:撞击速度较小时,颗粒碰撞后未破碎,但是内部出现局部粘结键的断裂,宏观表现为裂纹;随着撞击速度的增大,颗粒出现破裂或完全破碎;不同粒径比的2个颗粒碰撞时,小颗粒比大颗粒破碎严重,粒径比为1.6时,粒径较小的颗粒碰撞后获得的动量最大,粒径比为1.4时次之,粒径比为1.2时最小。     

滚动碰撞式调制质量阻尼器力学模型及参数分析

滚动碰撞式调制质量阻尼器(PTRMD)由调谐质量阻尼器及颗粒阻尼器发展而来,其在土木工程减振控制领域中的研究仍处于初步分析与探索阶段,阻尼器自身参数及外部激励条件对其减振性能的影响尚不明确。在考虑颗粒与主体结构碰撞和摩擦效应的基础上,建立PTRMD力学模型,并将颗粒和结构的振动过程划分为非碰撞过程、碰撞过程及黏滞振动过程;建立PTRMD-单自由度结构运动微分方程并分别对其进行求解;基于数值仿真分析方法,分别对碰撞间隙比、颗粒运动频率比、滚动摩擦因数、碰撞恢复系数、颗粒质量与简谐激励强度及频率等参数对PTRMD减振性能的影响进行研究。结果表明:颗粒运动频率比较小时,PTRMD减振效果随碰撞间隙比的增加而基本成线性增加,且受激励幅值的影响较小;当颗粒运动频率比较大时,其减振效果随碰撞间距比的增加先增大后减小,且受激励幅值影响较大。     

柔性多体系统碰撞动力学研究

摘 要：针对工程中常见的柔性多体系统碰撞过程,详细的分析了柔性多体系统的接触碰撞条件,基于非线性等效弹簧阻尼模型建立了柔性体的碰撞模型,并基于库仑摩擦模型考虑两体碰撞时的切向摩擦作用。在此基础上把柔性体碰撞模型综合到柔性多体系统动力学方程中,建立了含接触碰撞的柔性多体系统动力学模型,此模型适用于一般含碰撞的多体系统。仿真算例以柔性梁在重力场中的接触碰撞过程为对象进行动力学仿真,研究柔性梁碰撞前、碰撞过程及碰撞后的动力学特性和动态响应,以及碰撞过程碰撞力的变化规律,并与刚性梁在重力场中的接触碰撞过程进行详细的比较和分析,结果表明基于非线性等效弹簧阻尼模型建立的柔性多体系统碰撞动力学模型可以有效的分析接触碰撞过程的动力学性能,验证了模型的有效性和正确性。     

粗糙接触面旋转铰间隙碰撞动力学建模与仿真

运动副间隙会导致机构关节间发生碰撞接触,粗糙的运动副接触面会对含有间隙的机械系统动态特性产生较大的影响;针对机构中常见的旋转铰结构特点,建立了一种兼顾能量损失和粗糙接触面动力学特性的碰撞模型,并考虑了接触面形貌的影响。分析了碰撞速度、恢复系数以及粗糙度等因素对接触碰撞力的影响规律,以曲柄滑块机构为研究对象进行动力学建模,仿真结果发现,随着碰撞速度和恢复系数的增大,碰撞力和碰撞变形逐渐增大,碰撞持续时间缩短;随着微凸体粗糙度的增大,碰撞力和碰撞变形逐渐减小,碰撞持续时间缩短;曲柄滑块机构的间隙越小,滑块承受的碰撞力越小,运动副内碰撞发生的频率越高。研究结果表明所建立的模型能够完善碰撞力模型,为机构设计提供参考,有利于工程实际应用。     

基于小波能量谱松动部件碰撞质量估计研究

机械设备中零件松动的碰撞质量估计一直是个困难问题,从而影响设备的故障诊断,尤其在核电站运行中的状态监测。针对目前算法误差大,估计一致性差的问题,在实验基础上,采用小波能量谱方法对不同冲击质量进行估计,并通过线性插值建立碰撞质量尺度峰值函数。实验结果表明,该方法估计误差小、一致性好和抗干扰能力强等特点,具有较好的工程实际应用价值。     

结构倒塌时楼板碰撞效应的简化评估方法

针对上楼板、下楼板碰撞的两种极限状态 —— 完全塑性碰撞和完全刚性碰撞,开展了碰撞过程中动能转移量的理论分析,考察了上板、下板质量比对动能转移量的影响,同时进行了2种极限状态下动能转移量的数值计算;提出了结构倒塌时上板、下板碰撞效应的一种简化评估方法,具体包括2个步骤:1) 下板的非线性静力分析;2) 采用能量平衡原理估算上板的最大允许重力荷载。研究表明:上板、下板质量比等于1时,完全塑性碰撞后的总动能转移百分比和下板动能转移百分比分别为33.3%和16.7%;完全刚性碰撞后的下板动能转移百分比与碰撞前上板速度、碰撞后上板周边反弹速度等参数有关,上板、下板质量比等于1时下板动能转移百分比为44.4%~97.1%;采用通用软件ABAQUS计算得到的两种极限状态对应的下板动能转移百分比,总体上与理论分析结果较为接近。     

预防渔船与商船碰撞事故的研究

近年来,我国水上安全交通事故频发,特别是渔船与商船碰撞事故频繁发生。在海上交通事故中,船舶碰撞事故所占的比例比较高,发生的海难事故中,有40%以上是碰撞事故,而渔船发生的事故更是占了60%是碰撞事故。在发生碰撞事故时,渔船由于其自身的弱势地位,往往船体损害比较严重,造成渔船沉没和一定的人员伤亡。而大型船舶千舷过高,盲区大遮蔽了视线,至发生碰撞也没有发现渔船,更谈不上救助,致使渔船损失和人员伤亡进一步扩大。     

靠绑作业时船舶间碰撞力的一种新算法

以具有单侧约束的多体动力学和经典的船舶动力学理论对船舶靠绑作业系统中的碰撞问题建模,在考虑附连水质量的条件下导出在无防护装置条件下船舶间碰撞力的计算表达式,并在此基础上进行数值仿真。为提高计算效率,仿真过程中将该非光滑系统实际约束状态的判别问题转化为一个极值问题采用优化理论求解。初步仿真结果与靠绑作业系统实测结果总体相符,说明所给出的碰撞力新算法可供靠绑补给作业时船舶抗冲装置设计参考。     

爆轰波碰撞聚能技术在红沿河核电厂的应用

为解决盾构过程中遇到的坚硬岩石和局部孤石问题,辽宁红沿河核电厂在取水隧洞施工中引入爆轰波碰撞聚能技术对硬岩和孤石进行预处理。通过数值模拟,直观地揭示出了聚能起爆方式与中心起爆方式在岩石中裂纹扩展的过程。工程实践的结果显示：采用中心起爆时,岩芯最大尺寸为27 cm,且大部分岩芯尺寸在12 cm以上;采用碰撞聚能起爆时,岩芯最大尺寸在18 cm左右,大部分岩芯尺寸在11 cm以内。因此,爆轰波碰撞聚能爆破技术充分利用了炸药爆炸的能量,达到了岩石破碎的目的,成功降低了盾构机刀盘受卡、变形甚至损坏的风险,保证了掘进的安全和效率,在坚硬岩石或有孤石的不均匀地层中有着良好的应用前景。     

气体分子碰撞与速率分布

通过计算气体分子碰撞前后动量之差和能量之差,分析气体分子碰撞与速率分布的关系,对于温度不同,分子质量相同的气体,热平衡过程中的气体分子碰撞,并不改变气体分子的速率分布。而对于分子质量不同的气体,热平衡过程中的气体分子碰撞,是可以改变气体分子的速率分布,但不能肯定分子间的能量和速率大小会趋于均衡,由此可知,热平衡过程主要是不同速率的分子均匀混合在一起的过程,从而表现为温度平衡的宏观特征。     

线性包装件跌落试验的碰撞理论

本文以容器为动系,将包装件简化为线性系统,以质点运动微分方程为基础,分析包装件落地后包装产品位移、速度和加速度的变化规律以及弹跳过程。研究表明,包装件跌落试验属于碰撞问题。小阻尼包装件落地后要经历若干次冲击-弹跳,才能达成平衡;大阻尼包装件落地后经历一次冲击试验就告结束。ξ≤0.5时,阻尼有缓冲作用;ξ>0.5时,阻尼只会加剧商品的冲击。     

多约束碰撞振动系统的粘滞运动分析

建立了一类多约束两自由度碰撞振动系统力学模型,根据同一时刻粘滞振子的个数,将所研究的模型划分为四种运动系统,并分析了各个系统的运动。在一定的参数下,由于粘滞振子的个数及其进出粘滞状态的先后顺序不同,系统会出现不同类型的周期粘滞运动,对各个运动系统之间的切换及切换条件进行了分析。当系统中所有的振子同时处于粘滞状态,系统会出现暂时的"静止"。通过对碰撞面上振子的受力分析,我们发现当约束分别布置在振子的两侧时,两振子同时粘滞的受力条件不满足,因此不会出现同时粘滞,并给出了证明;当约束位于振子的同一侧时,通过对系统参数的调节,系统会出现暂时"静止"。最后给出了所研究模型的算例验证,并对数值模拟结果进行了分析。     

船-桥梁浮式钢套箱碰撞数值模拟中的流场处理方法对比研究

本文采用Ansys/Ls-dyna对1000吨级船舶与浮式桥梁钢套箱的碰撞过程进行了数值仿真,为了较精确地分析流场处理方法对于数值计算结果的影响,分别采用了流固耦合方法和附加质量系数法来模拟碰撞过程中流场的作用,并对比分析了两种方法下浮式钢套箱的碰撞力、撞深、竖向位移、内能变化等计算结果。研究结果表明,与采用附加质量系数法的结果相比,考虑流固耦合时防撞钢套箱的最大撞深较小而最大撞击力较大,且随着碰撞能量的增加,最大撞击力明显大于采用附加质量系数法的结果。因此对于桥梁的防撞钢套箱设计,常规附加质量系数法偏于危险,有必要用流固耦合方法来考虑流场的作用。另外,船体的撞击能量越大时,浮式钢套箱的竖向位移约束也越重要,可以通过设计浮式钢套箱的压载水,减小钢套箱在碰撞过程中的竖向位移,以提高其吸能效果。